Istoria laserului

Trimis la data: 2002-11-14 Materia: Fizica Nivel: Liceu Pagini: 12 Nota: / 10 Downloads: 19
Autor: Alice Dumitrache Dimensiune: 478kb Voturi: Tipul fisierelor: doc Acorda si tu o nota acestui referat: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
vezi mai multe detalii vezi mai putine detalii
LASER - Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (amplificarea luminii prin emisia stimulata a radiatiei).Einstein poate fi considerat “parintele” laserului. Cu 80 de ani in urma el a castigat premiul Nobel pentru cercetarile sale asupra efectului fotoelectric. Vom analiza in continuare pe scurt evolutia laserului de la laserul cu microunde pana la cele mai noi descoperiri in acest domeniu.
Referate similare: Laserii Laserul
Lasere Laseri
Raporteaza o eroare

Istoria laserului

Stancu Marian

Ionut

LASER - Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
(amplificarea luminii prin emisia stimulata a radiatiei).

Einstein poate fi considerat "parintele" laserului. Cu 80 de ani in
urma el a castigat premiul Nobel pentru cercetarile sale asupra
efectului fotoelectric. Vom analiza in continuare pe scurt evolutia
laserului de la laserul cu microunde pana la cele mai noi descoperiri
in acest domeniu.

0x08 graphic

Descoperirile lui Einstein

"Singurul lucru de care a fost nevoie pentru a se inventa laserul a
fost sa se inteleaga viziunea lui Einstein asupra emisiei stimulate de
radiatii."

Robert L. Forward, martie 1979

Cativa teoreticieni erau pe drumul cel bun, in special Planck, care a
propus ideea de cuante de energie. Insa tanarul si necunoscutul Albert
Einstein a explicat totul prin cercetarile sale de mecanica cuantica
si lucrarea sa asupra efectului fotoelectric. Premiul Nobel nu avea
sa-l obtina pentru nici unul din studiile sale asupra teoriei
relativitatii, caci comitetul de decernare le considera speculative
pentru acea vreme. Einstein a castigat Premiul Nobel tocmai pentru
explicarea efectului fotoelectric.

Doua dintre lucrarile lui Einstein din 1905 erau teorii asupra
atomilor si moleculelor, desi la acea vreme mai erau oameni de stiinta
care nu credeau in existenta acestora.

In 1924 Einstein a primit o lucrare de la fizicianul indian S.N.Bose
in care acesta descria lumina ca un gaz alcatuit din fotoni. Acest gaz
era descris ca unul ale carui particule nu se supuneau legilor comune
ale fizicii. In acest sens era facuta o analogie cu bilele de biliard.
In mod normal, acestea au o probabilitate egala de a intra in oricare
din gauri. Conform teoriei lui Bose, in cazul acestui gaz cu
proprietati speciale, daca o bila intra in una din gauri, celelalte ar
avea tedinta de a intra si ele tot in acea gaura, si cu cat intra mai
multe bile, cu atat sunt mai mari sansele ca o alta sa li se alature.

0x08 graphic
Statistica clasica

Doua particule diferite se pot afla in trei stari in noua moduri
diferite. Sunt trei sanse din noua sa se obtina particule in aceeasi
stare.

0x08 graphic
Statistica in ce priveste fotonii

Daca aceste particule sunt identice, ca fotonii, ar doar sase
posibilitati de combinare si deci mai multe sanse sa se obtina
particule in aceeasi stare.

Acest fenomen, explicat si exprimat matematic de Bose si Einstein sta
la baza laserului.

Desi Einstein nu a inventat laserul munca sa a creat fundatia. Tot ce
a mai trebuit a fost ca cineva sa gasesca atomii potriviti si sa
foloseasca oglinzi pentru a ajuta emisia stimulata.

Laserul cu microunde

Acest laser a fost inventat de Townes si Shawlow in 1954.

0x08 graphic

Raza de amoniac trece printr-un concentrator electrostatic pentru a
separa moleculele aflate pe nivele energetice superioare.

0x08 graphic
Nu este o coincidenta ca efectul laser a fost aplicat pentru prima
oara in regiunea microundelor. Emisiile spontane sunt proportionale cu
cubul frecventei de tranzitie, fiind mici in aceasta portiune a
spectrului, si putand fi neglijate, in comparatie cu alte procese ca
emisiile stimulate si absorptia. Din acest motiv inversia populatiilor
sunt obtinute usor cu o energie mica. Prima inversie a populatiilor a
fost obtinuta in molecula de amoniac (NH[3]). Inversia populatiilor in
moleculele de amoniac se obtine prin separarea fizica a particulelor
aflate pe nivele energetice superioare de cele aflate pe nivele
energetice inferioare.

S-a spus la acea vreme ca Townes si grupul cu care lucra de doi ani la
acest aparat nu este decat o pierdere de vreme si de bani,
cheltuindu-se pana atunci peste 30000 de dolari. Dupa primul
experiment reusit, acest aparat a luat numele de MASER (Microwave
Amplification by Stimulated Emission of Radiation). Insa alti
cercetatori, inca sceptici, glumeau citind: Means of Acquiring Support
for Expensive Research (mijloace de a obtine bani pentru cercetari
costisitoare).

0x01 graphic
Charles H. Townes 0x01 graphic
Arthur L. Shawlow

In 1964 insa, Townes, alaturi de Basov si Prokhorov, vor castiga
Premiul Nobel pentru cercetarile lor asupra laserului cu microunde si
a laserului optic.

Basov, Nikolai Gennadievich, 1922-.

Isi incepe studiile asupra spectroscopiei moleculare la Institutul de
Fizica din Moscova in 1946, ca student. A fost invitat sa continue
cercetarile la Institutul Lebedev de catre conducatorul laboratorului
de la Institutul de Fizica din Moscova, in 1948. Aici studiaza
radiospectroscopia impreuna cu Aleksandr Mikhailovich Prokhorov,
precum si folosirea moleculelor de CsF pentru a rezolva problema
cresterii finetii descompunerii spectrului microundelor. Aceste
succese ii sunt recunoscute la Conferinta despre Radiospectroscopie a
Academiei de Stiinte a URSS din 1952. Isi continua cercetarile si la
alte institute din URSS, participa la intalniri cu cercetatorii
americani, comparandu-si rezultatele cu ale lor, participa la
conferinte de electronica cuantica si radiospectroscopie, castiga
Premiul Lenin, iar activitatea sa culmineaza cu castigarea Premiului
Nobel in 1964.

0x08 graphic

Laserul optic

Dupa publicarea lucrarii in care Shawlow si Townes aratau
posibilitatea actiunii laserului si in spectrul infrarosu si chiar si
in spectrul vizibil nu a trecut mult si multi cercetatori au inceput
sa ia in considerare crearea unor astfel de aparate. Multi experti
credeau ca primele aparate de acest tip vor folosi un gaz. Insa a fost
o mare surpriza cand Maiman, in 1960, a creat un aparat ce folosea
rubinul pentru a producea efectul laser in spectrul vizibil.

0x08 graphic
La inceput s-a crezut ca pompajul optic va fi ineficient, insa aceasta
se intampla numai pentru ioni cu rezonanta mica, ca cei din gaze sau
plasma. In ceea ce priveste ionii metalici, acestia pot absorbi
radiatii de lungimi de unda aflate intr-o banda mai larga. Radiatiile
cu lungimi de unda de 550 nm. sunt absobite de o populatie de ioni de
Cr 3+ aflata intr-un cristal de corindon (care contine Cr203 si Al203
in raport de masa 1:2000), apoi se face o tranzitie rapida, fara
modificari de temperatura, spre un nivel inferior metastabil de 5
milisecunde. Daca energia de pompare depaseste o anumita valoare, se
poate face o inversie a populatiilor, care sa treaca de la o stare
neutra la acest nivel metastabil. Performantele laserului cresc mult
daca se afla in interiorul unui rezonator optic.

Primul laser optic, construit de Maiman in 1960, era un laser cu
pulsatie, din motive de disipare a caldurii si a necesitatii unei
energii mari de pompare. Nelson si Boyle au creat in 1962 primul laser
continuu cu rubin, inlocuind sursa (o lampa-blit) cu o lampa cu arc.

La putin timp dupa ce a fost anuntat prima reusita a laserului optic,
alte laboratoare de cercetare au inceput si ele, cu succes, sa faca
experimente cu lasere optice care in loc de Cr aveau alte metale rare
ca Nd, Pr, Tm, Ho, Er, Yb, Gd si chiar U, iar in locul cristalului de
corindon s-a incercat folosirea unei combinatii de
Ytriu-Aluminiu-Garnet, CaF[2], sau sticla (care era si mai usor de
fabricat). Aceste lasere si-au gasit, odata cu imbunatatirea metodelor
de fabricatie, si aplicatii practice.

0x08 graphic

Dr. T.H.Maiman si primul laser cu rubin

0x08 graphic
Laserul cu gaz

In 1962 Basov si Oraevski au lansat ideea ca racirea rapida ar putea
produce inversia populatiilor in sistemele moleculare. Cativa ani mai
tarziu altii au sugerat ca acest lucru s-ar putea obtine prin
expansiunea unui gaz cu temperatura mare prin niste duze. Si astfel,
in 1966, la laboratoarele Avco Everett, s-a construit primul laser cu
gaz.

0x08 graphic

Laserul cu gaz de 135 kW creat de Avco Everett Research Lab Inc., este
printre primele lasere de foarte mare putere. La inceput guvernul
Statelor Unite a tinut secrete cercetarile, si nici pana azi
informatii ce privesc acest tip de laser nu au fost date publicitatii.

Lasere de mare putere cu CO[2] sunt folosite in diverse procese de
fabricatie pentru perforare, taiere, sudura, tratare termica. Pentru o
vreme laserul cu gaz a fost luat in considerare pentru a fi folosit in
programul de aparare strategica a SUA (SDI) (programul Star Wars).

Laserul cu raze X

0x08 graphic

Cilindrul de plasma (rosu) este creat de impactul unui laser cu
pulsatie de mare putere ...

Nota explicativa
Referatele si lucrarile oferite de Referate.ro au scop educativ si orientativ pentru cercetare academica.

Iti recomandam ca referatele pe care le downloadezi de pe site sa le utilizezi doar ca sursa de inspiratie sau ca resurse educationale pentru conceperea unui referat nou, propriu si original.

Referat.ro te invata cum sa faci o lucrare de nota 10!
Filmele zilei
 
Linkuri utile
Programeaza-te online la salonul favorit Descarca gratuit aplicatiile pentru iOS si Android Filmulete haioase Filme, poante si cele mai tari faze Jocuri Cele mai tari jocuri de pe net Referate scoala Resurse, lucrari, referate materiale pentru lucrari de nota 10 Bacalaureat 2012 Vezi subiectele examenului de Bacalaureat din 2012 Rezultate Bacalaureat 2012 Aici se vor afisa rezultatele examenului de Bacalaureat 2012
Toate imaginile, textele sau alte materiale prezentate pe site sunt proprietatea referat.ro fiind interzisa reproducerea integrala sau partiala a continutului acestui site pe alte siteuri sau in orice alta forma fara acordul scris al referat.ro. Va rugam sa consultati Termenii si conditiile de utilizare a site-ului. Informati-va despre Politica de confidentialitate. Daca aveti intrebari sau sugestii care pot ajuta la dezvoltarea site-ului va rugam sa ne scrieti la adresa webmaster@referat.ro.